Page 130 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 邹 震，等： 增强内凹蜂窝夹层结构弯曲力学性能及多目标优化设计 第 3 期

如图 2(c) 所示，RH 和 RRH 胞元不同位置具有不同的壁厚，在数字模型中分别为胞元不同胞壁赋予
不同壁厚（t =2t ），以确保 RH 和 RRH 芯层具有基本相等的质量。夹层梁与压头、支撑滚轮之间设为
r
a
“自动面面接触”，夹层梁结构内部设为“自动单面接触”以防止互相穿透，“Tie 连接”模拟面板与
芯层的完美连接。采用 24 号分段线性塑性本构模型模拟 Al 1060 的力学特性，其材料参数源于试验样
件的拉伸实验。如图 7(b) 所示，进行单元尺寸敏感性分析，当网格尺寸小于 2.5 mm 时，夹层梁力-位移曲
线显示较好的吻合性，单元尺寸的进一步细化将造成仿真求解时间显著增加，将夹层梁单元尺寸确定为
2.5 mm。压头压缩速度与仿真求解效率密切相关，越低的压缩速度往往意味着越长的求解时间。根据
Zou 等 [19] 对 RRH 准静态压缩速度阈值的研究和 Santosa 等 [20] 提出的准静态模拟准则，采用 1.0 m/s 的压
缩速度模拟准静态三点弯曲实验。
Sandwich panel

1 000
Punch 800

600
Force/N

z 400
x 1.5 mm 2.0 mm
y Support roll 200 2.5 mm 3.0 mm
3.5 mm
z 0 6 12 18 24 30
Displacement/mm
x
(a) Numerical model (b) Mesh convergence analysis
图 7 数值模型及网格收敛性分析
Fig. 7 Numerical model and mesh convergence analysis
2.2 模型验证
图 8(a) 和 (b) 分别对比 RH、RRH 夹层梁的变形模式和力-位移曲线。20.0 mm 压缩位移时，RH 中部
胞元侧胞壁绕节点完全旋转变形，两侧胞壁的旋转变形依次减弱。30.0 mm 压缩位移时，两侧边缘胞元
因中部压缩而拉伸变形，上述 RH 芯层变形均被数值模型所预测。15.0 mm 压缩位移时，RRH 夹层梁前
面板整体下向移动，同时部分胞壁产生绕悬链线结构的初始弯曲。30.0 mm 压缩位移时，压头下方的悬
链线结构完全压溃，两侧胞元拉伸变形，上述 RRH 变形也被数值模型所预测。因此，仿真模型能够准确
预测 RH、RRH 夹层梁三点弯曲变形模式。
Experiment Simulation

600
Exp_RH beam
d=20.0 mm Simu_RH beam
RH beam 450
d=30.0 mm

Experiment Simulation Force/N 300

150 Exp_RRH beam
d=15.0 mm Simu_RRH beam
RRH beam
d=30.0 mm 0 9 18 27 36 45
Displacement/mm
(a) Comparison on deformation mode (b) Comparison on force-displacement curves

图 8 数值模型验证
Fig. 8 Verification of numerical model

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